第4章-生产物流系统规划与设计.ppt

1,第4章生产物流系统规划与设计,学习目标重点难点主要内容案例分析本章小结思考与练习,2,学习目标,掌握设施布置设计的概念和方法物料搬运系统的分析设计方法精益物流系统规划与设计现代集成制造物流系统规划与设计,知识点,3,根据SLP和SHA，并结合精益思想设计企业物流系统要求,难点,4,熟练掌握的内容：设施布置设计的基本类型物料搬运的基本原则设施布置与物料搬运系统的设计过程与方法精益物流系统的基本理论,要求,5,了解/理解内容：传统的系统设施布置设计的局限性集成化物流系统的运作模式,要求,6,华联印刷生产物流系统管理初探思考题：生产物流系统的有效布局与管理对企业生产运营起到什么积极的作用？,开篇案例,7,第一节生产物流系统设计第二节设施布置设计第三节物料搬运系统的分析设计方法第四节精益物流系统规划与设计第五节现代集成制造物流系统规划与设计,主要内容,8,第一节生产物流系统设计,本节点睛一、设施布置布置设计二、物料搬运系统设计三、设施布置设计与物料搬运系统设计关系,9,一、设施布置布置设计,通过对系统物流、人流、信息流进行分析，对建筑物、机器、设备、运输通道和场地做出有机的组合与合理配置，达到系统内部布置最优化。,10,二、物料搬运系统设计,它是工序之间，车间之间，工厂之间物流不可缺少的环节。设计一个合理、高效、柔性的物料搬运系统，对压缩库存资金占用、缩短物料搬运所占用的时间是十分必要的。,11,三、设施布置设计与物料搬运系统设计关系,设施布置设计与物料搬运系统设计是相互关联，相辅相成的。物料搬运设备选择会影响布置，设备的具体布置也围绕着物料的搬运。,12,第二节设施布置设计,本节点睛一、设施布置设计概述二、设施布置设计的基本类型三、系统布置的设计过程四、系统布置设计的问题分析,13,一、设施布置设计概述,1、设施布置设计的含义和内容含义：根据企业经营目标和生产纲领，在已经确认的空间场所内，按照从原材料接受、零件和产品制造、产品包装、发运等全过程，力争将人员、设备和物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合，以获得最大的经济效益内容：工厂总体布置车间布置,14,一、设施布置设计概述,2、设施布置设计的原则（1）符合工艺过程的要求（2）有效利用空间（3）物料搬运费用最少（4）保持生产和安排的柔性（5）适应组织结构的合理化和管理的方便（6）为职工提供方便、安全、舒适的作业环境,15,一、设施布置设计概述,3、设施布置基本流动模式选择车间内部流动模式的一个重要因素是车间入口和出口的位置。流动模式还受生产工艺流程、生产线长度、场地、建筑物外形、物料搬运方式与设备、储存要求等方面的影响基本流动模式有如图4-1的五种。,16,3、设施布置基本流动模式,图4-1基本流动模式,17,二、设施布置设计的基本类型,1、工艺原则布置（ProcessLayout）一种将相似设备或功能集中布置在一个地方的布置形式适用于多品种小批量的生产方式。,18,二、设施布置设计的基本类型,2、产品原则布置（ProductLayout）也称装配线布置，是一种根据产品制造的步骤来安排设备或工作过程的方式。适用于少品种、大批量的生产方式。,19,2、产品原则布置（ProductLayout）,下面举例说明产品原则布置在装配线平衡中的应用过程例1、J型手推车要在一个传送带上组装，每天需生产500辆，每天的生产时间为420分钟。表41列出了手推车的组装步骤及其时间，请根据周期时间和作业次序的限制，求使工作地点数量最少的平衡方式。,20,2、产品原则布置（ProductLayout）,21,2、产品原则布置（ProductLayout）,解：步骤1：绘制双代号网络图，如图42。,22,2、产品原则布置（ProductLayout）,步骤2：确定工作站周期（周期时间）步骤3：计算满足周期时间要求的最少工作站理论值(取不小于计算值的最小整数),23,2、产品原则布置（ProductLayout）,步骤4：选择作业分配规则，以确定装配线的平衡。规则1：首先分配后续工作较多的作业规则2：首先分配操作时间最长的作业依据规则1，如表4-2所示。,24,2、产品原则布置（ProductLayout）,表4-2作业排列一览表,25,2、产品原则布置（ProductLayout）,步骤5：分配各工作地点的作业，分配结果如表43所示表4-3根据规则1确定的装配线平衡,26,2、产品原则布置（ProductLayout）,步骤6：计算装配线平衡后的效率,27,2、产品原则布置（ProductLayout）,步骤7：由于效率不高，根据规则2确定装配线平衡，如表4-4所示。此时，按规则2布置装配线基本满足要求若按两个规则排列任务均不满意，可选用其他的决策准则重新对装配线进行平衡。,28,2、产品原则布置（ProductLayout）,表4-4根据规则2确定的装配线的平衡,29,二、设施布置设计的基本类型,3、定位布置（FixedLayout）产品（由于体积或重量庞大）停留在一个位置上，设备、人员、材料都围绕着产品而转。具有相对较少的产品数量。,30,二、设施布置设计的基本类型,4、成组技术布置（GroupLayout）将不同的机器组成加工中心（工作单元）来对形状和工艺相似的零件进行加工。适应于中小批量生产。,31,4、成组技术布置（GroupLayout）,好处：（1）改善人际关系（2）提高操作技能（3）减少在制品和物料搬运（4）缩短生产准备时间,32,4、成组技术布置（GroupLayout）,步骤：（1）将零件分类，建立零件分类编码系统。（2）识别零件组的物流类型，以此作为工艺布置和再布置的基础。（3）将机器和工艺分组，组成工作单元。,33,三、系统布置的设计过程,1、系统布置设计（SLP）要素及阶段基本要素（1）P产品（或材料或服务）（2）Q数量（或产量）（3）R生产路线（工艺过程）（4）S辅助服务部门（5）T时间（或时间安排）,34,1、系统布置设计（SLP）要素及阶段,阶段结构：,35,三、系统布置的设计过程,2、系统布置设计程序（模式）系统布置设计流程如图45所示。,36,2、系统布置设计程序（模式）,1）产品产量分析（P-Q分析）P-Q分析决定了设施将采用何种原则进行布置（产品/工艺/成组/固定原则布置），如图4-6所示。,37,2、系统布置设计程序（模式）,一般来说，P-Q分析分为两个步骤：将各种产品、材料或者有关生产项目分组归类；统计或计算每一组或类的产品数量。需要说明的是，产量的计算单位应该反映出生产过程的重复性，如件数、重量、或体积。,38,2、系统布置设计程序（模式）,2）物流分析与物流相关表物流分析：确定物料在生产过程中的每个必要的工序之间移动的最有效顺序及其移动的强度和数量。根据工艺路线和工艺过程的原始资料进行物流分析，其方法有单品种/多品种工艺过程图分析；从至表（From-ToChart）分析等。,39,2、系统布置设计程序（模式）,例：设有个三个产品A、B、C，每个产品的每天搬运托盘如表4-5所示。表4-5产品搬运托盘数,40,2、系统布置设计程序（模式）,制成从至表，表4-6表示及其和作业单位的相互距离。,表4-6作业单位距离从至表,41,表4-7表示产品及搬运总量。,表4-7产品及搬运托盘数从至表,2、系统布置设计程序（模式）,42,将表4-8产品及搬运总量从至表中的物流强度按作业单位汇总到表4-9中物流强度汇总表中。,表4-8产品及搬运总量从至表,2、系统布置设计程序（模式）,43,表4-9物流强度汇总表,2、系统布置设计程序（模式）,44,当存在物流倒流现象时，倒流物流量出现在从至表中的下三角方阵中，此时从至表中任何两个作业单位之间的物流流量（物流强度）等于正向物流量与逆向物流量之和。见表4-10。,2、系统布置设计程序（模式）,45,表4-10物流强度汇总表（续）,2、系统布置设计程序（模式）,46,将表4-10中各作业单位对按物流强度打小排序绘制成表4-11,表4-11各作业单位按物流强度大小排序,2、系统布置设计程序（模式）,47,物流强度等级,表4-12物流强度等级比例划分表,2、系统布置设计程序（模式）,48,参考表4-12物流强度等级比例划分表，可将表4-11所示的物流强度排序绘制成表4-13的物流强度分析表。,2、系统布置设计程序（模式）,49,物流相关表,表4-14原始物流相关表,2、系统布置设计程序（模式）,50,除掉多余的左下三角形表格，将右上三角形矩阵表格变形，就得到了SLP中著名的物流相关表，见表4-15。,表4-15作业单位物流相关表,2、系统布置设计程序（模式）,51,3）作业单位相互关系分析作业单位间相互关系密切程度的典型影响因素一般可以考虑以下方面：物流；工艺流程；作业性质相似；使用相同的设备；使用同一场所；使用相同的文件档案；使用相同的公用设施；使用同一组人员；工作联系频繁程度；监督和管理方便；噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品影响。,2、系统布置设计程序（模式）,52,4）物流与作业单位综合相互关系分析用图例、符号、数字、颜色画出各个作业单位的相互关系。在绘制时，可以考虑或不考虑作业单位的实际位置，也可以不考虑作业单位所需的面积。5）物流与作业单位相互关系图解用不同的表示物流等级的线条将作业单位之间的两两密切程度描述清楚。,2、系统布置设计程序（模式）,53,6）面积相互关系物流很重要而非物流不重要，可把面积和物流图结合起来。物流不重要而非物流很重要，可把面积和作业单位相关图结合起来。物流和非物流都重要，则可把面积和物流及非物流相关图结合起来。,2、系统布置设计程序（模式）,54,7）调整与修正要使面积关系图成为合格的方案，需要进行必要的调整，考虑的因素包括外部场地的条件、搬运方式、仓库、建筑、公共设施及人员的需要等。8）评价与选择可采用加权因素法，或是费用对比法评比出较好的方案以供选择。,2、系统布置设计程序（模式）,55,四、系统布置设计的问题分析,直接应用SLP法进行设施布置设计存在以下问题：,1不适合现代企业的生产特点。2缺少物流战略规划3缺少动态柔性。4SLP方法缺少动线分析过程。5由于历史的局限性，SLP方法没有充分考虑利用计算机技术。,56,第三节物料搬运系统的分析设计方法,一、物料搬运的基本原则二、搬运系统分析与设计,57,一、物料搬运的基本原则,1、物料搬运合理化原则概括为：1)减少搬运环节，简化物流流程，实现物流合理化。2)实行集中作业，提高作业效率，充分发挥机械设备的利用率3)贯彻系统化、标准化的原则，协调各方面，推行物流标准化4)合理配载货物，同时注意营运安全。5)提倡文明装卸，轻拿轻放；规范作业程序，减少事故，提高安全性。6)利用重力。7）步步活化，省力节能。,58,一、物料搬运的基本原则,2、具体表现：1）规划原则2）系统化原则3）物流顺畅原则4）精简原则5）利用重力原则6）充分利用空间原则7）集装单元化原则8）机械化原则9）自动化原则10）最少设备原则,59,11）标准化原则12）灵活性原则13）减轻自重原则14）充分利用原则15）维修保养原则16）摒弃落后原则17）控制原则18）生产能力原则19）搬运作业效能原则20）安全原则,2、具体表现：,60,一、物料搬运的基本原则,3、为了提高物流质量和效率，搬运作业需达到几个基本要求：力求装卸设备、设施、工艺等标准化；提高成品货物集装化或粒状货物散装化作业水平；提高搬运的连续性；做好装卸现场组织工作。,61,二、搬运系统分析与设计,1、搬运系统分析概念搬运系统分析是Richard缪瑟提出的一种系统分析方法,适用于一切物料搬运项目。SHA的四个阶段,62,SHA的四个阶段,63,程序模式,64,搬运系统设计要素P物料(产品、部件、零件、商品)Q数量(销售量或合同订货量)R路线(操作顺序和加工过程)S后勤与服务(如库存管理、定货单管理、维修等)T时间因素(时间要求和操作次数),65,二、搬运系统分析与设计,2、物料分类物料分类的主要依据物料的可运性。物流条件。,66,物料分类程序记录其物理特征及其它特征；列表标明所有的物品或分组归并的物品名称；分析各类物料的各项特征，并在那些是主导的、起决定作用的特征下面划出标记线；确定物料类别，把那具有相似的主导特征或特殊影响特征的物料归并为一类；对物料进行分类后(如用a、b、c、d表示)，即可编制物料特征表。,2、物料分类,67,二、搬运系统分析与设计,3、移动分析收集各种移动分析的资料在开始分析各项移动时，需要掌握的资料包：物料的分类路线的起点、终点和搬运路径物流的物流量和物流条件,68,移动分析方法(1)流程分析法每次只观察一类物料，并跟随着它沿着整个生产过程收集资料，然后编制出流程图表。,3、移动分析,69,(2)起讫点分析法在物料品种数目不太多时，首先通过观察每次移动的起讫点收集资料，然后分析各条搬运路线，绘制出搬运路线表。若物料品种数目多，则对一个区域进行观察，收集运进运出这个区域的一切物料的有关资料，编写物料进出表。,3、移动分析,70,搬运活动一览表简要来说，搬运活动一览表包含下列资料：（1）列出所有路线，并排出每条路线的方向，距离和具体情况。（2）列出所有物料的类别。（3）列出各项移动。（4）列出每条路线。（5）列出每类物料。（6）整个搬运分析中，总的物流量和总的运输工作量（7）其他资料，如每项搬运中的具体件数。,3、移动分析,71,二、搬运系统分析与设计,4、各种移动的图表化将各项移动的分析结果标注在区域布置图上物流图表化有几种不同的方法有：物流流程简图在布置上绘制的物流图坐标指示图，坐标指示图是距离与物流量指示图。,72,二、搬运系统分析与设计,5、物料搬运方法选择搬运路线系统把各项物料移动结合在一起的总的方式。物料搬运路线系统一般分为以下几种类型：,73,5、物料搬运方法选择,物料搬运设备简单的搬运设备：距离短，物流量小；简单的运输设备：距离长，物流量小；复杂的搬运设备：距离短，物流量大；复杂的运输设备：距离长，物流量大。,74,运输单元运输单元是指物料搬运时的状态，就是搬运物料的单位。搬运的物料一般有三种情况可供选择：散装的、单件的或装在某种容器中的。,5、物料搬运方法选择,75,物料搬运方法搬运方法是指一定类型的搬运设备与一定类型的运输单元相结合，进行一定模式的搬运活动，以形成一定路线系统。,5、物料搬运方法选择,76,二、搬运系统分析与设计,6、初步搬运方案在对物料进行了分类，对布置方案中的各项活动进行了分析和图表化，并对SHA中所有的各种搬运方法具备一定的只是和理解之后，就可以初步确定具体的搬运方案。,77,二、搬运系统分析与设计,7、方案的修改和限制各物料搬运方案中经常涉及到的一些修改和限制的内容有已确定的同外部衔接的搬运方法；既满足目前生产需要，又能适应远期发展或变化；和生产流程或设备保持一致；可以利用的现有公用设施和辅助设施；面积、空间对布置方案的限制条件；建筑物及其结构特征；库存制度以及存放物料的方法和设备；投资的限制；影响工人安全的搬运方法等等。,78,7、方案的修改和限制,对修改后的几个初步搬运方案，要逐个方案进行说明和计算，其内容包括：每条路线上每种物料搬运方法的说明；搬运方法以外的其它必要的变动说明；计算搬运设备和人员的需求量；计算投资费用和预期的经营费用。,79,二、搬运系统分析与设计,8、各项需求的计算对每一个方案需做如下说明：（1）说明每条路线上每种物料搬运方法。（2）说明搬运方法意外的其他必要变动。（3）计算搬运设备和人员的需要量。（4）计算投资数和预期经营费用。,80,二、搬运系统分析与设计,9、方案的评价方法成本费用或财务比较a.投资费用：包括基建投资和项目费用等。b.经营费用：包括物料、人员、管理费用等。无形因素比较常用的方法有优缺点比较法和加权因素比较法。,81,二、搬运系统分析与设计,10、搬运方案的详细设计搬运方案的详细设计是在搬运方案初步设计的总体方案基础上，制定从工作地到工作地，或从具体取货点到具体缺货点之间的搬运方法。详细搬运方案必须与总体搬运方案协调一致。,82,第四节精益物流系统规划与设计,一、精益物流系统的定义二、精益物流系统的特征三、精益物流系统的总体结构四、基于精益物流系统的工厂布局五、精益物流系统的发展,83,一、精益物流系统的定义,定义：通过消除生产和供应链管理中的非增值浪费，以减少备货时间，提高客户满意度，同时追求把物流服务过程中的浪费和延迟降低至最低程度，以不断的提高物流服务过程中的增值效益。主要目标：提高客户满意度和物流增值效益。,84,二、精益物流系统的特征,1拉动式生产系统拉动式需求是一种逆向的需求模式，即上游根据下游的需求布置生产，制定采购、库存、运输等计划，一旦客户发出需求指令，必须快速及时地提供服务。拉动式物流模式如图4-11所示：,85,二、精益物流系统的特征,2准时且准确3高质量与低成本兼备4信息网络化5系统集成化6持续改善,86,三、精益物流系统的总体结构,精益物流系统的结构包括四个部分：由硬件资源、软件资源和管理决策组成的平台客户需求拉动模式包括供应商、生产商、销售商、物流商、客户在内的活动主体，其中客户是中心由供应物流、生产物流、销售物流和回收物流持续改善的各环节组成的循环链这四个部分相辅相成，缺一不可，构成了精益物流系统的总体框架，如图4-12所示：,87,三、精益物流系统的总体结构,图4-12精益物流系统总体框架图,88,四、基于精益物流系统的工厂布局,1精益物流系统的工厂布局车间设备布局“河流水系”状的总装配线布置。单条生产线。实现“混流”生产。生产线布局U型布置按照零部件工艺的要求，将所需要的机器设备串联在一起布置成U型生产单元并在此基础上，将几个U型生产单元结合在一起，连接成一个整合的生产线。,89,四、基于精益物流系统的工厂布局,2精益物流系统的工厂布局优化分析采用定性与定量相结合的方法，通过对多个指标进行比较而得出一个最优的结果。属于多目标决策问题，可表示为：,90,四、基于精益物流系统的工厂布局,3基于精益设计的生产系统规划,91,3基于精益设计的生产系统规划,生产能力分析：流程如图4-14所示,图4-14生产能力分析框架,92,现场物流改善依据精益设计思想进行系统布置设计从物流分析精益设计入手进行设备的系统布置设计根据现场管理的基本原则和现场物流改善的分析模式完成现场物流的基于精益设计的优化布置提高生产过程中物流效率和设备的利用率实施准时制物流(JustInTimeLogistics)，实现精益生产,3基于精益设计的生产系统规划,93,五、精益物流系统的发展,1、精益生产（LP）与六西格玛（sixsigma）,94,1、精益生产（LP）与六西格玛（sixsigma）,95,2、精益六西格玛将精益和六西格玛思想有效整合后所形成的一种新的系统改进方法。它通过提高客户满意度、降低系统总成本、提高产品和服务质量、加速流程的改善和优化资本的投入，最终实现系统效益的最大化。,五、精益物流系统的发展,96,五、精益物流系统的发展,3、精益六西格玛物流系统指以追求高速度、高流动、零浪费、零缺陷为目标，实现高的顾客满意度和增值价值的物流系统。建立精益六西格玛物流系统之前，必须考虑以下几个方面的内容：（1）高层领导的支持力（2）员工的整体素质（3）完善的计算机信息网络,97,第五节现代集成制造物流系统规划与设计,一、集成与集成化物流系统二、集成化物流系统的特征三、物流系统的集成过程分析四、集成化物流系统的运作模式,98,一、集成与集成化物流系统,集成：把部分组合成为一个整体，但它不是把部分简单的加和，其组合的整体必须具有目的性、主体行为性、相容互补性、整体优化性的特点。集成化物流系统：将物流服务供应链上所有节点企业看作为一个整体，基于共同的目标，通过一定的制度安排而组成的集成化供应链物流管理体系。,99,二、集成化物流系统的特征,1）组织虚拟性2）大跨度性3）显著的协同效应4）高水平的信息技术5）服务面向全球化,100,三、物流系统的集成过程分析,1、物流系统的集成必须具备三要素：传统物流的功能包括包装、运输、存储、装卸、搬运、流通加工和配送等。现代化技术条码识别技术、电子扫描技术、计算机芯片存储技术和全球定位系统等。高素质的物流管理人员,101,三、物流系统的集成过程分析,2、集成化的运作过程：1）内部职能集成,102,2、集成化的运作过程：,2）内部总体集成化将物料供应管理、制造支持管理和分销管理作为一体化物流过程，实现集成化。解决了传统职能运作中的组织结构、绩效管理和奖励机制、库存调节作用等因素对集成管理的影响。,103,3）外部集成化企业与供应商、销售商和顾客之间建立战略合作伙伴关系，通过加强相互之间的协调与合作，进一步降低成本、减少风险、优化资源配置、提高物流系统的运作效率，以获得更大的整体竞争优势。重点工作是供应链系统的合理布局、科学的运输方式和合适的分销渠道的选择、科学的库存管理与控制。,2、集成化的运作过程：,104,四、集成化物流系统的运作模式,1、订单驱动型物流系统运作模式整个物流业务流程由客户订单这一需求媒介拉动，通过订单的拉动，保证整个物流系统的协同化运作。四要素：集成化物流服务商为中心的决策指挥中心多个物流活动操作中心以顾客订单作为物流系统的行动指令和考核标准，现代化物流管理系统的管理平台,105,四、集成化物流系统的运作模式,2、“收集-交换-发送”运作模式,106,四、集成化物流系统的运作模式,3、加盟连锁物流系统运作模式借用商业连锁理念发展而来的一种新型物流运作模式，是以网络技术为支撑，以加盟连锁的形式进行物流网络扩张的网络型运作模式。快速集聚人才、资金和客户资源，以速度占领市场，实现物流系统的最终目标。,107,案例分析,某钢厂机加工车间的物流系统改善，现有某钢厂机加工车间产能不足、产能不匹配设备利用率低，综合效益难以发挥的现状，采用系统仿真技术进行产能、价值流、物流分析等，识别出机加工车间的瓶颈，并进行改进。,108,案例分析,1、选择产品该企业机加工厂生产品品种很多，产量分布不均。因此根据产品的帕累托图选择具有代表性的典型产品，如图4-16所示。选择累积频率大于85%的20种典型产品作为仿真分析研究对象。同时根据调研确定产品加工工时。,109,案例分析,2、产品工艺过程产品主要精加工工艺如图4-17所示。,图4-17产品工艺过程图,110,案例分析,3、仿真模型建立1）部分设备建模如图4-18所示。,111,案例分析,2）设施布置建模，如仿真模型的设施布置平面图4-19和透视图4-20所示。,112,案例分析,4、产能分析1）年产能计算。若一年工作355天，每天3班，每班8小时，使仿真模型运行1年，得出如表4-22的仿真报告。成品库输出即为一年产量，由仿真报告可知，在生产正常情况下，理想年产能668根，折合约3000t。,113,114,案例分析,2）设备利用率由仿真模型，可得出各机加工和运输设备的利用率如图4-21所示。,115,案例分析,3）设备产能匹配。根据仿真报告，可计算出各设备的年最大产能年产量/设备利用率，得到如图4-22所示。,116,案例分析,4）价值流分析。为区分增值和非增值时间，绘制芯棒机加工车间的价值流图如图4-23所示。一件产品从原材料到机加工完成共需155.51h，其中增值时间68.78h，占总时间的44.2%。理想无浪费情况下，一件产品从原材料到机加工完成共需约71.68h（把各工序平均处理时间和等待加工时间相加），其中增值时间68.78h，增值时间占总时间96，究其原因是镀铬设备产能不足。,117,案例分析,5、现场布置改善1）根据已选定的产品和工艺得到现场物流图，如图4-24所示。,118,案例分析,2）物流分析（1）工艺路线，产量及物流当量的确定根据已选